刍议化学工程工艺中的绿色化工技术

0 引言

绿色化工技术又被称为可持续化学技术，是指一种能够最大限度减少有毒有害物质产生、降低生产能耗、避免化工污染的化学工程生产技术，利用该工艺能够提升化工生产的可持续发展水平，因此，应深入分析该项化工技术，并探索更好的绿色化工技术应用方法，促进各项化学工程工艺环节的完善和优化。

1 绿色化清洁化工生产技术

1.1 微波技术

微波也被称为厘米波、分米波，是指波长为1mm～1m、频率在300MHz～300GHz 的电磁波，该部分电磁波能够对物质进行内加热，且微波的热效率较高，通常仅需1/100～1/10 的周期时长，即可将物质加热到预定的温度，同时，微波加热较为均匀，不存在滞后效应，因此，微波技术（见图1）应用到化学工程工艺中的加热环节中，能够有效满足化学加工生产需求。在此过程中，微波技术的绿色化、清洁化特质显著体现在其加热期间，仅需清洁的电力能源，无需煤炭等资源的方面，所以该技术在应用时，不会产生含硫废气等污染物，能够增强化学工程工艺的清洁性，达到清洁化工生产的目的。就目前来看，该项绿色清洁化工生产技术通常应用于无机合成化工工艺中的烧结合成、水热合成，以及有机合成中的辅助反应方面，以满足上述工艺环节对加热速度、加热均匀性的需求，提高化工生产水平。

1.2 超声波技术

在化学工程工艺中，超声波技术（见图2）设置利用频率为20～50Hz 超声波的作用，引起化学反应或改变化学反应的绿色清洁化工生产技术。该项技术具有反应温度低、反应速度快、效率高等优势，且在作用过程中，无需额外的化学药剂，也不会产生额外的有毒有害物质，因此，具有良好的清洁性、可持续性。在该技术下，超声波会引发气穴效应，使物质急剧运动，并形成微泡，然后待到微泡爆裂后，受作用物质的内部则会产生很强的冲击波，且该冲击波会带来以兆计算的局部空间压力、104～106K 的中心温度，进而引发或改变化学反应。基于此，该技术通常用于水的氢氧自由基、氢原子分解工艺中，以引发生产加工所需的化学反应，同时，也用于金属表面有机反应、聚合分子解聚反应等化学反应中。此外，由于该技术在分解物质方面具有显著作用，也可将其用于化学生产中的有机污染物降解中，以提高废水处理效率。

图1 微波技术

图2 超声波技术

1.3 高级氧化技术

高级氧化技术是指通过在化学反应中产生氧化能力极强的·OH 自由基，并利用·OH 自由基无选择性的对有机物进行氧化，使之转化为CO2和H2O 等无害无机物的化工工艺技术。基于此，高级氧化技术通常被应用到化学工程中的废水处理工艺环节上，以减少化工生产所形成的污染物，实现绿色化、清洁化的化工生产。现阶段，该清洁技术在化工废水处理中的应用，呈现出了明显的可控、高效等优势，但该技术在应用过程中所需的费用较高、操作较为复杂，因此，虽然该技术可以处理多种有机污染物，但仅适用于小流量、污染物浓度高的废水处理。

2 绿色化节能化工生产技术

2.1 膜技术

膜技术是指借助具有选择性分离功能的材料，对化工原料进行分离、纯化、浓缩加工的化学工程工艺技术。该技术所体现出的绿色、节能优势主要体现在，其所具备的良好分离功能。在此过程中，膜技术利用新型膜材料，减少了传统分离条件下，膜污染的问题，提高了纯化、分离、浓缩等化工生产环节的效率，降低了此过程所需的能耗，达到了节能的目的。此外，还可以采用该技术，构建出“超平衡”的化学反应环境，提高反应的选择性、化工原料转化率，以节省原料用量，减少污染物的产生，提升化学工程工艺的环保性能水平。现阶段，基于该技术的上述优势和作用，人们通常将其用于化工染料的脱盐、浓缩，以及增白剂的过滤、浓缩等工艺中，以提高化工生产力水平。

2.2 催化技术

在绿色化工技术的领域中，催化技术主要是指通过采用安全的催化剂，来代替传统有害的催化剂，以简化工艺流程，降低污染物排放量的化学工艺技术。在该技术下，人们会采用杂多酸、分子筛等固体催化剂，代替含硫、氮的HF、硫酸等有害催化剂，以防止这部分催化剂在反应过程中产生含硫废气、含硫废水以及有机污染物，降低后续三废处理所需的能耗，达到节能的效果。此外，催化技术的应用也在很大程度上减少了催化剂或其生成物质，在反应所得产品中的含量，提高了化工生产产品的纯度质量，有助于化工生产力水平的提高与发展。

文章来源：《化学工程师》 网址: http://www.hxgcszz.cn/qikandaodu/2021/0115/598.html